[发明专利]一种基于长标距光纤应变传感器的中小桥梁快速检测方法

说明书

技术领域

本发明为土建交通领域内的一种基于长标距光纤应变传感器的中小型桥梁快速检测方法，能够实现对中小桥梁的及时准确的安全评估以避免桥梁坍塌等事故发生。

背景技术

土木工程结构如桥梁等在自然环境与使用荷载下性能逐渐退化，而且又随时可能遭受地震、台风等强大自然灾害的侵袭。因此对土木工程结构进行定期测试与诊断可有效减小结构坍塌可能，避免灾难事故发生。近年来基于振动测试的结构健康监测与诊断技术已逐渐应用到土木工程实践中。

加速度是土木工程现场试验中经常测量的一种结构反应。它能够用来进行相应的模态分析和结构识别。文献中基于加速度测量的方法识别得出的是结构的位移柔度矩阵，它能够用来进行结构在某一个静力作用下的位移反应的预测，但不能用来进行结构的应变反应的预测。位移和应变是结构反应的两个不同的指标。结构的应变能够反映结构的局部受力特征，对结构损伤的及时识别和健康服役至关重要。文献中未有基于动应变识别结构应变柔度的任何报道。

本发明提出了一种利用冲击振动测试和长标距光纤应变传感器的中小桥梁快速检测方法，它采用冲击荷载激励桥梁，采用分布式光纤传感器精确记录冲击荷载下结构的应变反应，特别的是它通过所开发的核心算法从应变测量数据中识别得出结构的应变柔度矩阵进行结构的安全评估，这是它的独特之处。该方法能够确切可靠地评估所测试桥梁的安全状况，具有广泛应用于中小桥梁快速测试和安全评估的良好前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的桥梁检测现有技术的不足，而提供了一种通过处理桥梁动应变反应数据识别结构应变柔度矩阵的中小桥梁快速检测的一种基于长标距光纤应变传感器的中小桥梁快速检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种基于长标距光纤应变传感器的中小桥梁快速检测方法，其特征在于，步骤如下：

1)、在中小桥梁主要受力构件表面布置长标距光纤传感器，然后通过加载冲击力对桥面进行冲击激励，在冲击激励过程中，通过所布置的光纤传感器记录桥梁动应变的时程数据并同时记录冲击力的时程数据；

2)、根据获取的桥梁动应变和冲击力的时程数据，识别得出结构的应变柔度，具体过程如下：

21)：以在结构q点采集的冲击力时程信号f_q(t)和长标距单元m采集的动应变时程信号ε_m(t)估算应变频响函数：

Hmqϵ(ω)=Xm(ω)Fq*(ω)Fq(ω)Fq*(ω)---(1)]]>

式中，F_q(ω)为f_q(t)的傅里叶变换，X_m(ω)为ε_m(t)的傅里叶变换，*为共轭符号；

22)：对应变频响函数矩阵作奇异值分解以识别应变模态振型：

在每个离散频率点ω处对应变频响函数矩阵H^ε(ω)作如下的奇异值分解，得左奇异向量矩阵U^ε(ω)、右奇异向量矩阵V(ω)和奇异值矩阵S(ω)：